[發明專利]再成形方法和用于實施該方法的裝置

有效

• 申請號: 201280049344.0
• 申請日: 2012-10-05
• 公開（公告）號: CN103917356B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: U·萊赫姆
• 申請（專利權）人: 海爾曼超聲波技術兩合有限公司
• 主分類號: B29C65/60
• 分類號: B29C65/60;B29C65/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 茅翊忞

技術領域

本發明涉及一種使工件再成形的方法、特別是鐓鉚(upsetting riveting)方法以及一種用于使工件再成形的裝置。

背景技術

在再成形操作中，即在對工件進行專門針對性地塑性變形時，借助再成形工具將力施加于工件，由此使該工件再成形。壓力再成形、拉壓再成形、拉伸再成形、彎曲再成形以及推壓再成形之間存在區別。

特別是在壓力再成形過程中，再成形工具具有一種鐓粗（upsetting）表面，該鐓粗表面的輪廓基本上對應于待再成形的工件的期望的外輪廓。在再成形操作過程中，使該鐓粗表面與待再成形的工件接觸，并且將力施加于該工件，以使其由此再成形。

在許多種材料情況下，有利的是在再成形操作過程中或者就在再成形操作之前對待再成形的工件加熱。

為了加熱工件，例如能夠將超聲波振動、即約16kHz到約10GHz之間的振動施加于工件。使超聲波振動吸收于工件內，由此對工件加熱。

由此，已知借助超聲焊極形式的閉合頭成形機來使例如鉚釘再成形。圖1a到1c示意性地示出應用于已知的再成形方法中的各方法步驟。

已知的鉚接方法用于將兩種材料或兩個元件連結在一起。首先，包括塑料的鉚釘1通過設置在鉚接材料2內的開口。使鉚釘1連接到待連結的兩個元件中的一個，或者它具有預先制成的鐓頭，該鐓頭防止鉚釘會被完全壓過鉚接材料2內的開口。

如由圖1可見，在此情況下，超聲焊極3、即以超聲波振動起作用的元件沿鉚接材料2的方向運動，以使鉚釘1的端面的邊緣首先與超聲焊極3接觸。超聲焊極3與鉚釘1的接觸意味著將超聲波振動傳遞到鉚釘。使超聲波振動吸收于材料內。所吸收的超聲波能量的比例取決于材料的阻尼常數或吸收系數。

一般來說，超聲波振動的幅度將在工件內減小，因而，在相對于超聲焊極的接觸面處達到最大振幅，并且超聲波運動得離超聲焊極越遠，則該最大振幅逐步變得越小。

吸收作用造成對鉚釘1加熱。由于在已知的方法中鉚釘1包括塑料，所以材料將開始熔化，如圖1b中所示，并且最終如圖1c中所示，材料通過閉合頭再成形?；旧?，能夠借助超聲波非常快地加熱待成形的工件，并且特別是僅局部地加熱，因而，會進行期望的熱再成形。

然而，在某些材料的情況下，通過超聲波振動引入熱量受限于相對于超聲焊極3的接觸面附近的閉合區域。這一方面是由于隨著相對于超聲焊極的間距一般呈指數狀下降的吸收。另一方面，這些材料展現較低水平的導熱性，因而，加熱作用首先基本上保持受限于緊鄰超聲焊極的部分內。此外，如果現在待再成形工件包括具有極為依賴于溫度的吸收系數的材料，因而，吸收系數隨著溫度變大，則緊鄰超聲焊極的區域內的吸收通過局部的加熱作用進一步增大，這導致甚至更強的局部化加熱。

因此，在已知方法中，僅緊鄰于超聲焊極的區域能被充分加熱，因而，也就僅在這些區域內才能有效地進行再成形。

如特別是從圖1c中可見，以此方式產生的閉合頭5具有圓柱形收縮凹部4以及實際上不均勻地連接到鉚釘、而是僅置于圓柱體周圍的非常大的區域。這些區域減小閉合頭5的穩定性。實際上，因此，以此方式產生的閉合頭必須具有比考慮了它們的幾何尺寸實際上所需尺寸更大的尺寸。然而，即使如此，這也不確保足夠的強度。

發明內容

因此，基于所述現有技術，本發明的目的是提供一種用于使工件再成形的方法和裝置，其特別是在再成形材料具有極為依賴于溫度的阻尼常數時避免了上述缺點。

關于該方法，通過如下方式來實現該目的，即，在將再成形力施加于工件之前，使工件的至少第一部分置于與工件的與再成形工具接觸的第二部分不同的溫度下。

如果例如在圖1a中所示情況下使鉚釘1在它經過鉚接材料2的區域內加熱，則當使用合適材料時，在將超聲波振動借助超聲焊極施加于鉚釘1時，可使超聲波振動在被加熱部分內的吸收程度增大，因而，不在超聲焊極區域內或者不僅在超聲焊極區域內、而是在被加熱區域內完成再成形。

本發明的基本構思是利用依賴于溫度的吸收系數來借助超聲波更均勻地加熱工件。

在待再成形工件內設置溫度梯度、即設置工件的第一部分，該第一部分處于與接觸再成形工具的第二部分溫度不同的溫度下，能夠專門針對性地選擇具有特別高或者可選地特別低的超聲波振動吸收的部分，因而，能以相當針對性的方式借助超聲焊極來加熱工件的某些部分。